CN106933285B - 一种线性稳压电路 - Google Patents
一种线性稳压电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106933285B CN106933285B CN201511011611.7A CN201511011611A CN106933285B CN 106933285 B CN106933285 B CN 106933285B CN 201511011611 A CN201511011611 A CN 201511011611A CN 106933285 B CN106933285 B CN 106933285B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- output signal
- control circuit
- circuit
- conversion control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 54
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 claims description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/561—Voltage to current converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
Abstract
本发明提供一种线性稳压电路，包含：预稳压电路、升压电路、电压转换控制电路、比较器、误差放大器、功率器件和分压电路；所述预稳压电路为升压电路提供电源，升压电路提供控制转换中所需的高压；在外部输入信号VCC>EVOUT+VTH时，EVOUT为输出信号VOUT的预期输出信号值，电压转换控制电路将误差放大器的输出信号传输至功率器件的栅极，作为一个传统的HDO工作；当外部输入信号VCC≤EVOUT+VTH时，电压转换控制电路将升压电路上的高压信号传输至功率器件的栅极，使功率器件高效的传输；针对不同的外部输入信号VCC，电压转换控制电路实现不同模式的切换，实现输出稳定电压信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种线性稳压电路技术领域，特别涉及一种输入电压或电源电压变化范围较宽的线性稳压电路。
背景技术
线性稳压电路的一种常用结构为低压降稳压电路LDO(Low Drop -Out)。
图1所示，为传统技术的LDO电路10，其中电阻R1与R2构成输出端的分压电路13，分压值VDET与参考电压VREF通过误差放大器11放大，误差放大器的输出控制功率器件12的导通状态，以将输入电压VCC转换为输出电压VOUT；但上述的传统LDO电路属于双极点结构，为了保证环路稳定性，需要很大尺寸的补偿电容14。
图2所示，为一种常用的HDO(High Drop -Out)电路20，与图1的技术差异在于，该HDO电路20中，功率器件由PMOS管改为NMOS管22，稳压电路变成单极点系统，不需要图1中的频率补偿电容14也能保证系统的环路稳定性；虽然HDO电路结构可以解决双极点的问题，但该结构对于输入信号和输出信号相差较小的电路系统却不能使用，从电路HDO20我们可以得出：
VCC≥VOUT+VTH
其中VCC是输入电压，VTH为NMOS的阈值电压，VOUT为输出电压；即输入信号VCC至少要比输出信号VOUT高一个VTH，对于输出信号和输入信号要求差距很小的应用环境无法使用。
为了解决功率器件高效导通的问题，需要使用电荷泵改善功率器件的栅极电压，专利CN101866193A提出了这样的电路结构，如图3所示，电荷泵34提高功率器件32的栅极电压，从而解决了VCC≤VOUT+VTH时功率器件不能充分导通的问题，但此结构中的电荷泵输出端高压电位的改变与时钟的频率及储能电容大小有直接的关系，环路反应时间会较慢，输入信号VCC很高时，输出电压VOUT抖动很大。
发明内容
为了在外部输入信号VCC电压变化范围较大的情况下，得到稳定的输出信号，本发明提出一种新的使用控制电压切换模式的线性稳压电路，该方法在外部输入信号VCC≤EVOUT+VTH条件下，EVOUT为输出信号VOUT的预期输出信号值，使得线性稳压电路的输出信号VOUT的电压更接近外部输入信号VCC的电压，在VCC>EVOUT+VTH时，快速输出稳定的输出信号VOUT电压。
本发明解决该技术问题所采用的方案，一种线性稳压电路，包括电荷泵，电压转换控制电路，比较器，误差放大器，功率器件和分压电路，其中，
电荷泵，其输入电连接于外部输入信号VCC，输出信号CP_OUT电连接于电压转换控制电路的输入；
比较器，其正向输入端电连接于带隙基准电压VREF，其反向输入端电连接于外部输入信号VCC的分压信号V1，其输出信号CPO电连接于电压转换控制电路的输入；
误差放大器，其输入电连接于带隙基准电压VREF和分压电路的输出信号VDET，其输出信号APO电连接于电压转换控制电路的输入；
电压转换控制电路，其输入电连接于比较器的输出信号CPO、误差放大器的输出信号APO、电荷泵的输出信号CP_OUT，输出电连接于功率器件的栅极；
功率器件，其输入电连接于电压转换控制电路的输出，以外部输入信号VCC作为电源，其输出信号VOUT作为线性稳压电路的输出；
分压电路，其电连接于功率器件的输出信号VOUT和地之间，其输出信号VDET电连接于误差放大器的输入；
所述外部输入信号VCC经过电阻分压后的分压信号V1与带隙基准电压VREF作为比较器的输入，比较器的输出信号CPO作为电压转换控制电路的控制信号，若CPO为0，电压转换控制电路将输出信号APO连接至功率器件的栅极，若CPO为1，电压转换控制电路将CP_OUT信号连接至功率器件的栅极，通过电压控制转换电路对所述功率器件上的栅极电压进行不同的切换，实现稳定输出。
优选地，所述电荷泵，配置一个大于EVOUT+VTH的高压，EVOUT为输出信号VOUT的预期输出信号值，VTH为MOS管阈值电压，电荷泵的输出信号CP_OUT电连接至电压转换控制电路的输入；同时，分压电路的输出信号VDET与带隙基准电源VREF经过误差放大器放大后的输出信号APO电连接至电压转换控制电路，电压转换控制电路的输出电连接至功率器件的栅极。
本发明的有益效果是，在外部输入信号VCC≤EVOUT+VTH的条件下，EVOUT为输出信号VOUT的预期输出信号值，保证功率器件电压高效的传输，在外部输入信号VCC>EVOUT+VTH的条件下使输出电压快速稳定的输出。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1 为传统的LDO电路的电路图。
图2 为传统的HDO电路的电路图。
图3 为现有技术的一种线性稳压电路结构示意图。
图4 为本发明的一种线性稳压电路的整体架构示意图。
图5 为本发明的电压转换控制电路结构示意图。
图6 为本发明中电荷泵的一种具体实施电路示意图。
图7 为本发明中误差放大器的一种具体实施电路示意图。
具体实施方式
如图4所示，为本发明的一种线性稳压电路的整体架构示意图；具体包括比较器41、功率器件42、分压电路43、电荷泵44、误差放大器45和电压转换控制电路46；如图4所示，外部输入信号VCC经过电荷泵升压后输出信号CP_OUT，CP_OUT作为电压转换控制电路的一个输入信号，输出信号VOUT经过电阻R1、R2分压后产生输出信号VDET，输出信号VDET与带隙基准电压VREF作为误差放大器的输入，误差放大器的输出信号APO作为电压转换控制电路的另一个输入信号，外部输入信号VCC经过电阻分压后的分压信号V1与带隙基准输入信号VREF作为比较器的输入，比较器的输出信号CPO作为电压转换控制电路的控制信号，比较器的输出信号CPO作为电压转换控制电路的控制信号，若CPO为0或者1时，进行转换逻辑，实现稳定电压输出。
如图5所示，为本发明的电压转换控制电路结构示意图；具体包括误差放大器、电荷泵、电压转换控制电路、功率管的栅极和比较器；其中，比较器的输出信号CPO作为电压转换控制电路的控制信号，根据比较器的输出值CPO，电压转换控制电路来切换不同的模式，实现稳定电压输出；具体表现为，若CPO为0或者1时，实现转换逻辑；其工作方式如真值表1所示：
| 比较器输出 | 误差放大器 | 电荷泵 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
表1电压转换控制电路的转换逻辑
其中，比较器输出的“1”，“0”代表比较器输出结果，误差放大器和升压电荷泵的“1”，“0”分别代表是否将输出信号传输至功率器件的栅极；EVOUT为输出信号VOUT的预期输出信号值，当外部输入信号VCC>EVOUT+VTH时，电压转换控制电路将误差放大器的输出信号传输至功率器件的栅极；当外部输入信号VCC≤EVOUT+VTH时，电压转换控制电路将电荷泵上的高压信号传输至功率器件的栅极，使功率器件高效的传输。
参看图5所示，一种具体实施方式，为配置一个电荷泵电路，建立好一个大于EVOUT+VTH的高压CP_OUT，EVOUT为输出信号VOUT的预期输出信号值，外部输入信号VCC经过电荷泵升压后输出信号CP_OUT，CP_OUT作为电压转换控制电路的一个输入信号，功率器件的输出信号VOUT经过电阻R1、R2分压后产生输出信号VDET，输出信号VDET与带隙基准电压VREF作为误差放大器的输入，误差放大器的输出信号APO作为电压转换控制电路的另一个输入信号，外部输入信号VCC经过电阻分压后的分压信号V1与带隙基准电压VREF作为比较器的输入，比较器的输出信号CPO作为电压转换控制电路的控制信号，若CPO为0，表示VCC>EVOUT+VTH，电压转换控制电路将APO信号连接至功率器件的栅极，环路建立，以传统HDO的工作方式稳压；若CPO为1，表示VCC≤EVOUT+VTH，电压转换控制电路将误差放大器的输出信号APO与功率器件的栅极断开，将电荷泵上的输出信号CP_OUT传输至功率器件的栅极，使功率器件高效的传输。这样，针对不同的输入信号，电压转换控制电路实现两种模式的切换，最后输出稳定电压信号。
如图6所示，为电荷泵的一种具体实施电路示意图，如图6所示，为一种电荷泵60，该电荷泵提前配置好，该电荷泵提供控制转换中所需的高压CP_OUT， CK和CKB代表两相不交叠时钟，电荷泵输出信号CP_OUT电连接至电压转换控制电路。
如图7所示，为误差放大器的一种具体实施电路示意图，该误差放大器采用套筒式结构，如图7所示70为一种误差放大器，VB1、VB2是两个偏置电压，误差放大器的输出信号APO连接至电压转换控制电路。
上述仅为本发明的具体实施例，本领域普通技术人员在不脱离本发明技术思路的基础上能有许多变形和变化，这些显而易见形成的技术方案也包含在本发明保护的技术范围内，故凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、同等替换、改进等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。
Claims (2)
1.一种线性稳压电路，包括电荷泵，电压转换控制电路，比较器，误差放大器，功率器件和分压电路，其特征在于，
电荷泵，其输入电连接于外部输入信号VCC，输出信号CP_OUT电连接于电压转换控制电路的输入；
比较器，其正向输入端电连接于带隙基准电压VREF，其反向输入端电连接于外部输入信号VCC的分压信号V1，其输出信号CPO电连接于电压转换控制电路的输入；
误差放大器，其输入电连接于带隙基准电压VREF和分压电路的输出信号VDET，其输出信号APO电连接于电压转换控制电路的输入；
电压转换控制电路，其输入电连接于比较器的输出信号CPO、误差放大器的输出信号APO、电荷泵的输出信号CP_OUT，输出电连接于功率器件的栅极；
功率器件，其输入电连接于电压转换控制电路的输出，以外部输入信号VCC作为电源，其输出信号VOUT作为线性稳压电路的输出；
分压电路，其电连接于功率器件的输出信号VOUT和地之间，其输出信号VDET电连接于误差放大器的输入；
所述外部输入信号VCC经过电阻分压后的分压信号V1与带隙基准电压VREF作为比较器的输入，比较器的输出信号CPO作为电压转换控制电路的控制信号，若CPO为0，电压转换控制电路将输出信号APO连接至功率器件的栅极，若CPO为1，电压转换控制电路将CP_OUT信号连接至功率器件的栅极，通过电压控制转换电路对所述功率器件上的栅极电压进行不同的切换，实现稳定电压输出。
2.如权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于，所述电荷泵配置一个大于EVOUT+VTH的高压，EVOUT为输出信号VOUT的预期输出信号值，VTH为MOS管阈值电压，电荷泵的输出信号CP_OUT电连接至电压转换控制电路的输入；同时，分压电路的输出信号VDET与带隙基准电压VREF经过误差放大器放大后的输出信号APO电连接至电压转换控制电路，电压转换控制电路的输出电连接至功率器件的栅极。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201511011611.7A CN106933285B (zh) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | 一种线性稳压电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201511011611.7A CN106933285B (zh) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | 一种线性稳压电路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106933285A CN106933285A (zh) | 2017-07-07 |
| CN106933285B true CN106933285B (zh) | 2020-06-26 |
Family
ID=59458619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201511011611.7A Active CN106933285B (zh) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | 一种线性稳压电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106933285B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112947662A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-06-11 | 深圳前海维晟智能技术有限公司 | 一种基于比较器的低功耗ldo电路 |
| CN113315089B (zh) * | 2021-05-27 | 2023-06-23 | 晶艺半导体有限公司 | 一种高电源抑制比负载开关电路及其控制方法 |
| CN114825921A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-07-29 | 深圳市爱协生科技有限公司 | 一种混合模式ldo电路 |
| CN116540817A (zh) * | 2023-05-24 | 2023-08-04 | 深圳飞渡微电子有限公司 | 一种自供电的电荷泵型高电源抑制比ldo电路及其控制方法 |
| CN117434333B (zh) * | 2023-12-01 | 2024-06-18 | 深圳智芯微电子科技有限公司 | 微电网线电压异常检测电路、能量管理系统和用电设备 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10248498A1 (de) * | 2002-10-17 | 2004-05-06 | Infineon Technologies Ag | Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung |
| US7106032B2 (en) * | 2005-02-03 | 2006-09-12 | Aimtron Technology Corp. | Linear voltage regulator with selectable light and heavy load paths |
| US8044646B2 (en) * | 2009-04-10 | 2011-10-25 | Texas Instruments Incorporated | Voltage regulator with quasi floating gate pass element |
| US20130176009A1 (en) * | 2012-01-10 | 2013-07-11 | Monolithic Power Systems, Inc. | Smart low drop-out voltage regulator and associated method |
| CN105183067B (zh) * | 2015-08-05 | 2017-03-29 | 矽恩微电子(厦门)有限公司 | 应用电荷泵的高压ldo |
-
2015
- 2015-12-30 CN CN201511011611.7A patent/CN106933285B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106933285A (zh) | 2017-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10541677B2 (en) | Low output impedance, high speed and high voltage generator for use in driving a capacitive load | |
| CN105700601B (zh) | 一种ldo线性稳压器 | |
| CN103135648B (zh) | 低压差线性稳压器 | |
| CN104158399B (zh) | 单电感正负电压输出装置 | |
| KR20190124771A (ko) | 로우-드롭아웃 레귤레이터 | |
| CN101097456B (zh) | 电压调节器 | |
| CN102043417A (zh) | 低压降稳压器、直流对直流转换器以及低压降稳压方法 | |
| CN109871059B (zh) | 一种超低电压ldo电路 | |
| US20160103458A1 (en) | Circuit for regulating startup and operation voltage of an electronic device | |
| CN105183064A (zh) | Ldo电路 | |
| US11128215B2 (en) | Direct current voltage step-down regulation circuit structure | |
| CN105242734A (zh) | 一种无外置电容的大功率ldo电路 | |
| CN105094193A (zh) | 低压差稳压器 | |
| CN115903985A (zh) | 适用于宽输入电压范围ldo电路的限流电路 | |
| CN112947662A (zh) | 一种基于比较器的低功耗ldo电路 | |
| CN104852575B (zh) | Dc/dc转换器及电子设备 | |
| CN204089754U (zh) | 一种小面积低功耗高速电流比较器 | |
| CN106933285A (zh) | 一种线性稳压电路 | |
| CN103312166A (zh) | 电源管理电路及电子设备 | |
| CN108683333B (zh) | 一种单输入双输出的直流电源电路 | |
| CN104467063B (zh) | 电池监视装置以及电池监视系统 | |
| CN103631298A (zh) | 线性稳压源 | |
| CN103472881A (zh) | 超低功耗高性能低压差线性稳压器 | |
| CN203422692U (zh) | 一种低压差线性稳压器及其软启动电路 | |
| US20140368178A1 (en) | Voltage regulator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100083 18 floor, West Tower, block D, Tongfang science and Technology Plaza, 1 Wang Zhuang Road, Wudaokou, Haidian District, Beijing. Applicant after: Purple light co core Microelectronics Co., Ltd. Address before: 100083 18 floor, West Tower, block D, Tongfang science and Technology Plaza, 1 Wang Zhuang Road, Wudaokou, Haidian District, Beijing. Applicant before: Beijing Tongfang Microelectronics Company |
|
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |